Introduzione
La virtualizzazione del server è il processo di creazione di più istanze del server da un server fisico. Ogni istanza del server rappresenta un ambiente virtuale isolato. All'interno di ogni ambiente virtuale, puoi eseguire un sistema operativo separato.
In questo articolo imparerai tutto sulla virtualizzazione dei server e perché dovresti utilizzare questa potente tecnologia.
Cos'è la virtualizzazione del server?
Prima della virtualizzazione, dovresti installare un sistema operativo sopra l'hardware, collegandolo direttamente al server. Ciò significava che ogni server doveva avere il proprio hardware separato.
In media, i server dedicati utilizzano solo il 15% delle proprie risorse durante il normale funzionamento. Sebbene l'esecuzione dell'applicazione su server bare metal presenti alcuni vantaggi rispetto alla virtualizzazione, in molti casi si tratta di uno spreco di risorse. Inoltre, i guasti software o hardware spesso richiedevano una riparazione pratica su tutti i server.
Pertanto, era necessario aumentare l'utilizzo delle risorse e mantenere la separazione tra i sistemi operativi dei client per motivi di sicurezza.
La virtualizzazione del server è stata introdotta come soluzione ai problemi sopra menzionati. Un software di virtualizzazione ti ha permesso di "scomporre" il tuo server fisico in più server virtuali. In questo modo, puoi utilizzare al meglio le tue risorse fisiche, senza investire in altro hardware.
Come funziona la virtualizzazione del server?
Per creare istanze di server virtuali devi prima configurare un software di virtualizzazione. Questo software essenziale è chiamato ipervisore . Il suo ruolo principale è creare un livello di virtualizzazione che separi CPU/processori, RAM e altre risorse fisiche dalle istanze virtuali.
Dopo aver installato l'hypervizor sulla macchina host, puoi utilizzare quel software di virtualizzazione per emulare le risorse fisiche e creare un nuovo server virtuale su di esso.
Esistono diversi tipi di virtualizzazione del server. La distinzione tra loro si basa principalmente sul livello di isolamento che forniscono, che è anche correlato alla quantità di risorse hardware che emulano.
Tipi di virtualizzazione del server
Esistono tre (3) approcci alla virtualizzazione dei server in base all'isolamento che forniscono:
- Virtualizzazione completa o modello di macchina virtuale
- Modello di macchina paravirtuale
- Virtualizzazione a livello di sistema operativo
Modello di macchina virtuale o virtualizzazione completa
In un modello di macchina virtuale completo, l'hypervisor isola completamente le macchine guest. Condivide l'hardware della macchina host ma funziona come se si trovasse su un computer completamente autonomo, ignaro dell'hypervisor e del suo ruolo. Queste macchine virtuali si considerano autosufficienti ed efficienti. Pertanto non è necessario adattare o modificare in modo speciale le loro istanze dei sistemi operativi.
Macchina paravirtuale
Quando sono necessarie più macchine virtuali e si dispone di una condivisione flessibile delle risorse, potrebbe non essere necessario un ambiente completamente virtualizzato. In questo caso, un ambiente paravirtualizzato potrebbe adattarsi meglio alla situazione.
Il modello paravirtuale elimina la necessità per la VM di intrappolare le istruzioni privilegiate, rendendola più efficiente in termini di tempo e meno invadente per il sistema. I sistemi operativi riconoscono l'esistenza di un hypervisor e comunicano direttamente con esso inviando commenti noti come hypercall .
Affinché questa comunicazione avvenga, sia l'hypervisor che i sistemi operativi sono specializzati nello scambio di hypercall. Di conseguenza, la paravirtualizzazione richiede un hypervisor e sistemi operativi paravirtualizzati. Questi vengono modificati implementando un'API (interfaccia di programmazione dell'applicazione) per consentire loro di comunicare tramite hypercall.
Livello del sistema operativo
La virtualizzazione a livello di sistema operativo è una funzionalità di un sistema operativo che dispone di un kernel che consente l'esistenza di più istanze dello spazio utente. Chiamiamo questo tipo di virtualizzazione containerizzazione e questi contenitori di istanze di spazio utente (partizioni, ambienti virtuali o jail).
I programmi possono essere eseguiti all'interno del contenitore ma sono limitati solo al contenuto del contenitore e ai dispositivi assegnati a quel contenitore. A differenza del sistema operativo principale, queste istanze dello spazio utente ritengono di avere tutte le risorse disponibili ma sono limitate alle risorse allocate al container.
Poiché questo livello di virtualizzazione utilizza lo stesso sistema operativo e kernel dell'host, può differire dall'host solo per la versione del sistema operativo. Pertanto è limitato in quanto non può avere un sistema operativo diverso dal suo host.
Tipi di hypervisor
Per creare ambienti virtuali vengono utilizzati due tipi di hypervisor:
- Hypervisor di tipo 1 (hypervisor nativi/bare metal)
- Hypervisor di tipo 2 (hypervisor ospitati)
Ipervisore di tipo 1
Gli hypervisor di tipo 1 o bare-metal vengono installati direttamente sull'hardware fisico della macchina host, fornendo uno strato tra l'hardware e un sistema operativo. Oltre a questo livello, puoi installare molte macchine virtuali. Le macchine non sono collegate in alcun modo e possono avere diverse istanze di sistemi operativi e agire come server applicativi diversi.
Console di gestione
Gli amministratori di sistema e gli utenti avanzati controllano l'hypervisor in remoto tramite un'interfaccia chiamata console di gestione .
Con esso, puoi connetterti e gestire istanze di sistemi operativi. Puoi anche accendere e spegnere i server, trasferire i sistemi operativi da un server all'altro (in caso di downtime o malfunzionamento) ed eseguire molte altre operazioni.
Un hypervisor di tipo 1 è altamente sicuro poiché non ha una superficie di attacco di un sistema operativo sottostante (host). Inoltre, controlla e assegna le risorse allocate a ciascuna macchina virtuale in base al suo utilizzo per evitare sprechi di risorse.
Esempi di hypervisor di tipo 1 includono VMware ESXi, KVM, Oracle VM, Citrix XenServer, Microsoft Hyper-V e altri.
Ipervisore di tipo 2
A differenza del tipo 1, un hypervisor di tipo 2 viene installato su un sistema operativo esistente. Ciò consente agli utenti di utilizzare il proprio personal computer o server come host per macchine virtuali. Pertanto, hai l'hardware sottostante, un sistema operativo che funge da host, un hypervisor e un sistema operativo guest.
Sebbene una macchina virtuale sia isolata, il sistema operativo principale è ancora connesso direttamente all'hardware. Ciò lo rende meno sicuro degli hypervisor di tipo 1.
Negli ambienti in cui la sicurezza è fondamentale, questo tipo di hypervisor potrebbe non essere adatto alle tue esigenze. Tuttavia, gli utenti finali e i clienti con piccole imprese potrebbero trovare questo tipo di ambiente più adatto.
Avere un hypervisor ospitato consente di installare più di un'istanza di un sistema operativo. Tuttavia, dovresti stare attento con l'allocazione delle risorse. Nel caso di hypervisor di tipo 2, un'allocazione eccessiva potrebbe causare un arresto anomalo del computer host.
Esempi di hypervisor di tipo 2 includono VMware Workstation, KVM, Oracle VM VirtualBox, Microsoft Virtual PC, Red Hat Enterprise Virtualization e altri.